钾素对马铃薯钾转运体KUP6和KUP7基因表达量的调节

为了研究不同钾素浓度对钾转运体KUP6和KUP7基因表达量的影响,通过水培法培养马铃薯幼苗,通过提取马铃薯总RNA,经检测合格后用反转录试剂盒合成其c DNA的第一链。运用实时荧光定量核酸扩增检测技术对幼苗叶片进行基因转录水平的检测。在马铃薯幼苗种植后的第10,20,30天分别测定马铃薯幼苗根、茎和叶中钾的含量,并进行统计分析。结果表明:钾素浓度为1.00 mmol/L时,KUP6和KUP7基因表达量最高,且与其他处理有显著差异;钾素浓度低于0.10 mmol/L时,表达量较低,钾素浓度为10.00 mmol/L时该基因表达量也降低。表明较高和较低的钾离子浓度都不利于KUP6和KUP7基因的表达。通过对根、茎和叶内钾素含量测定表明:对于根系来说,钾素浓度在1.0 mmol/L时已到达其吸收饱和值;在钾素浓度为1.00,10.00 mmol/L的高钾水培中,马铃薯根、茎和叶钾素含量大于水培钾素浓度为0.01,0.10 mmol/L的低钾处理;在低钾水培条件下,茎叶随着培养时间的延长,其钾素含量之间的差异逐渐减小,而在高钾条件下,其差异逐渐增大。     

海岛棉GbMFT2基因能提高烟草的耐盐能力

MOTHER OF FT AND TFL1(MFT)属于磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidyl ethanolamine-binding protein,PEBP)家族,该家族在被子植物中主要起着促进或抑制开花和控制株型的作用。本课题组前期从海岛棉(Gossypium barbadense)中克隆了一个MFT-like同源基因GbMFT2,发现其在种子中表达量较高,并且受ABA诱导。为了进一步探究该基因的功能,本研究首先检测了200 mmol/L Na Cl胁迫海岛棉0、1 h、3 h、6 h、12 h后基因的表达量,表明在盐诱导1 h GbMFT2基因的表达量最高。然后构建了过量表达载体p35S:GbMFT2,并通过农杆菌介导的叶盘法将其转化到普通烟草(Nicotiana tabacum cv.NC89)中,半定量RT-PCR表明GbMFT2基因在烟草中异位表达成功。利用0、100 mmol/L、200 mmol/L、300 mmol/L、400 mmol/L和500 mmol/L Na Cl胁迫不同的转基因株系,表明转基因烟草比野生型烟草更耐盐。再分别测量300 mmol/L Na Cl处理前后的野生型烟草和转基因烟草的脯氨酸含量、POD活性,发现处理后的野生型烟草的脯氨酸含量、POD活性均明显降低,而转基因烟草株系中的脯氨酸含量、POD活性均有明显的提升。研究结果表明,GbMFT2基因能够响应盐胁迫,并增加烟草的耐盐性。本研究可为研究植物MFT-like基因的功能提供了新思路,也为进一步解析棉花发育基因的功能提供了研究基础。     

抗旱品种‘豫烟6号’钾吸收积累特性研究

为研究抗旱烟草品种苗期的钾吸收积累特性,采用砂培和水培的方法,以‘豫烟6号’、‘农大202’和常规品种‘K326’3个基因型烟草作为材料,研究‘豫烟6号’的根系生理特性和钾吸收特征,以及干物质积累差异。结果表明,在不同供钾条件下,‘豫烟6号’的干物质积累以及各器官钾含量均与‘农大202’相近,而显著高于‘K326’,并且具有较大的吸收面积和较强的根系活力。钾吸收动力学的研究结果表明,‘豫烟6号’的最大吸收效率(Vmax)接近‘农大202’,而极显著的高于‘K326’,而不同基因型烟草间米氏常数(Km)和最低浓度(Cmin)无明显差异。结果表明,‘豫烟6号’具有较强的钾素吸收和积累能力,是一个富钾的烟草品种。     

烟草钾转运体NtKT12的克隆及表达分析

克隆烟草钾转运体基因,预测其结构,并分析其进化关系和功能,为研究烟草钾吸收机制奠定基础。采用RT-PCR方法从烟草品种K326中克隆到了一个钾转运体的同源基因,该序列全长为2 532 bp,蛋白编码844个氨基酸,预测分子量为93.1 k Da,等电点为7.2。同源性分析结果显示,该基因与绒毛烟草钾转运体12、林烟草钾转运体12等具有较高的同源性,故命名为NtKT12。生物信息学分析表明,NtKT12具有12个跨膜区。组织表达分析发现该基因在根中的表达量最高。低钾胁迫试验表明,该基因在处理6,24 h后表达量明显高于对照。研究结果为解析NtKT12在烟草钾营养中的功能奠定一定的理论基础。     

NaCl胁迫下钾对马铃薯的调控作用

以克新一号品种为试验材料,采用组织培养方法,研究了钾对NaCl胁迫下马铃薯脱毒苗脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量、相对电导率和根系活力的影响。结果表明:NaCl胁迫下,不同浓度钾处理对马铃薯脱毒苗脯氨酸含量、相对电导率和根系活力影响显著,但对可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响不显著。在25mmol/L和50mmol/LNaCl胁迫下,培养基中添加8mmol/L K2SO4,脯氨酸含量最高,根系活力最大,相对电导率最低。但在75mmol/L NaCl胁迫下,4mmol/L K2SO4处理,缓解效果最好。综合分析表明:钾具有缓解NaCl胁迫对马铃薯脱毒苗伤害的作用,但钾的添加量并非越多     

钾代谢相关基因在烟草中的表达

以钾高效基因型K2、K3、K5、K7、K9与常规烤烟品种K326为材料, 采用漂浮育苗、移栽砂培的方法, 利用实时定量PCR调查钾代谢相关基因在烟草叶片中的表达情况, 并测定不同材料的钾吸收动力学参数和钾利用率。结果表明, K2、K7和K9是典型的富钾型, 12个钾代谢相关基因中TORK1和NtTPK1的表达水平相对较高。5个富钾型的钾吸收能力显著强于K326。但它们在高钾环境下钾素吸收能力强而利用率较低, 在低钾环境下钾吸收能力强且利用率相对较高, 尤其是品系K2、K7和K9钾的经济利用率相对较高。     

KNO3、KCl对烟草种子萌发的影响

以烟草种子K 326为试验材料,研究KNO3 (0、25、50、75、100、125 mmol/L)、KCl(0、25、50、75、100、125 mmo]/L)溶液对烟草种子抗盐性的影响.结果表明,在盐胁迫下,50～125mmol/L的KNO3、KCl阻碍了种子打破休眠的速度.随着钾盐处理浓度的增加,烟草种子发芽率呈“高低高低”的趋势,幼苗及胚根的长度减小,生物量也呈下降趋势,活力指数整体呈下降趋势.KNO3处理的烟草种子发芽势呈“高低高低”的趋势,KCl处理的烟草种子发芽势逐渐下降.     

不同品种烤烟鲜叶表面提取物主要成分比较

为研究贵州主栽烟草品种的品质特征,开发生产特色优质烟服务。2009年选取4个贵州省主栽烟草品种为对象,研究其叶表面提取物特征。所用品种包括‘云烟85’、‘K326’、‘贵烟201’和‘南江3号’,每个品种均分下中上3个部位采取成熟鲜叶,用二氯甲烷提取叶表面物质进行分析检测。结果表明：烤烟（Nicotiana Tabacum）叶表面提取物主要包括烟碱、新植二烯、腺毛分泌物和烷烃类。不同品种叶表面提取物主要成分含量存在一定差异。四个品种叶表面提取物总量、新植二烯含量和腺毛分泌物含量的排序为‘南江3号’＜‘K326’＜‘贵烟201’＜‘云烟85’,烷烃物质平均含量排序为‘南江3号’＜‘云烟85’＜‘贵烟201’＜‘K326’。各品种烟叶腺毛分泌物中松香油平均含量与其它萜烯类物质总量相当,西柏三烯二醇含量大于西柏三烯一醇含量,α-西柏三烯二醇平均含量是β-西柏三烯二醇含量的2倍以上。各品种烷烃物质含量均以中部叶含量最低,其原因有待进一步研究分析。     

空心莲子草浸提液对烟草种子萌发的化感作用研究

通过用空心莲子草根浸提液(4、0.8、0.4、0.08 g/L)处理烟草种子K326,并与蒸馏水对照相比,发现在4、0.8、0.08g/L 3个浓度的处理下烟草种子的萌发都得到了不同程度的促进,尤以0.08 g/L的促进效果最明显.用根状茎浸提液(4、0.8、0.4、0.08g/L)分别处理烟草种子K 326,与对照相比,4g/L浓度根状茎浸提液的处理对烟草种子的萌发表现出明显的抑制作用,廷缓了种子萌发达到最大值的时间,而其他3个浓度则表现出不同程度的促进.在4、0.08 g/L浓度根浸提液处理下,烟草种子的发芽率、发芽指数都显著高于对照.在0.08 ～4 g/L浓度范围内,促进效果:根浸提液＞根状茎浸提液.     

不同钾钠水平对甜菜幼苗生理特性的影响

旨在为钾钠元素在甜菜生产中的合理施用提供理论依据。以甜菜品种‘ST13092’为材料，在水培条件下设置3个K+水平（0.03、1.5和3 mmol/L）和3个Na+水平（0、1.5和3 mmol/L），同时K+和Na+相互作用，共9个处理。培养3周后测定不同钾钠水平对甜菜幼苗叶片干重、叶面积、水势、相对含水量、叶绿素含量、光合特性、Na+和K+含量、N、P、有机酸含量的影响。增加K+供应水平和Na+供应水平，甜菜幼苗叶片的干重、叶面积、水势、相对含水量、蒸腾速率、气孔导度、净光合速率、胞间CO2浓度均显著增加，而叶绿素a、叶绿素b、N、P及有机酸含量降低；在K+和Na+均为3 mmol/L时，甜菜幼苗叶片的水势、相对含水量、蒸腾速率、气孔导度、净光合速率、胞间CO2浓度以及Na+和K+含量达到最大，叶绿素a、叶绿素b含量以及N、P含量达到最小。钾、钠及其交互作用不仅直接增加叶片的叶片水势和叶面积、促进光合作用，还可以增加钾钠离子的渗透调节作用，减少了有机渗透调节的作用，进而间接提高光合产物的利用率，促进幼苗生长，调节植株N、P含量。     

不同品种烟草镉吸收的动力学研究

通过水培试验研究了不同品种烟草幼苗镉吸收的动力学特征及温度、代谢抑制剂对烟草镉吸收的影响。结果表明,烟草对镉的吸收Michaelis-Menten动力学方程I=Imax?C/(Km+C) 描述,不同品种间吸收的最大速率(Imax)为云烟85>G80、贵烟11号>Xanthi、CF965和RG17,Km为Xanthi>云烟85> G80>贵烟11号、RG17和CF965, ?（Imax/Km,根系对矿质元素的吸收能力）为贵烟11号?云烟85＞CF965＞G80＞RG17＞Xanthi。低温使各品种烟草镉的吸收量明显降低,代谢抑制使G80,Xanthi和CF965镉的吸收量降低50%以上,使RG17和云烟85镉的吸收量降低24%～44%,使贵烟11号镉的吸收量在营养液镉浓度为0.02mmol?L-1时降低55%,营养液镉浓度为0.22 mmol?L-1时降低34%。表明G80,Xanthi和CF965对镉的吸收以主动吸收过程为主,RG17和云烟85对镉的吸收以被动吸收过程为主,而贵烟11号镉的吸收在低镉浓度时以主动吸收过程为主,在较高镉浓度时以被动吸收过程为主。     

喷施亚油酸对烟草胁迫抗性的影响研究

为探讨亚油酸能否提高烟草的胁迫抗性,检测了不同浓度的亚油酸喷施后,烟草叶片中抗氧化酶活性,活性氧、MDA、渗透调节物质的含量,以及抗逆和抗病相关基因的表达水平。结果显示,亚油酸处理降低了烟叶中的MDA含量,提高了脯氨酸、可溶性糖、H_2O_2含量和POD活性,增强了rbohD、rbohF、WRKY57、PR-1a、JAZ1和APX基因的表达水平,且大多在10 mmol/L时值最高。表明亚油酸能增强烟叶对胁迫的耐受性,且在10 mmol/L亚油酸处理时效果最佳。     

烟草K~+通道NtSKOR基因的克隆及表达分析

钾通道是植物吸收和转运K~+的主要蛋白质,SKOR属于Shaker通道外整流家族,在植物低钾胁迫反应中起关键作用。为了研究烟草NtSKOR基因在非生物逆境胁迫中的功能和作用,以普通烟草K326为试验材料,同源克隆一个NtSKOR基因c DNA全长,利用实时荧光定量PCR表征基因表达模式,结合生物信息学分析,对蛋白的理化性质、结构域、磷酸化位点和进化关系等进行初步预测。生物信息学分析表明,该基因全长2 484 bp,编码827个氨基酸残基,预测分子量为94. 75 ku,等电点为6.52。该蛋白最大二级结构元件为α-螺旋,最小为β-转角,含有6个跨膜结构域(S1～S6),具有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸3种不同激酶磷酸化位点。进化分析表明,NtSKOR与美花烟草和绒毛状烟草SKOR蛋白同源性高,分别是99%和96%,故命名为NtSKOR。组织表达分析发现,该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,其中根中表达量最高,花中表达量最低。逆境胁迫试验表明,该基因能快速响应低钾、高盐、干旱、H_2O_2、ABA和4℃等非生物逆境处理。由此推测,NtSKOR在烟草非生物逆境胁迫起着重要调节作用,为今后进一步深入研究NtSKOR功能提供了理论基础。     

不同浓度钾素对甜菜幼苗生理生化指标的影响

试验采用1/2Hoagland营养液水培,研究不同浓度K⁺对甜菜幼苗生长和生理生化指标的影响。结果表明,甜菜幼苗叶片、叶柄、根系和整株的干物质量均随钾素浓度提高而增加,在K⁺浓度为3.00 mmol/L时最高;随K⁺浓度提高,甜菜幼苗根系、叶柄、叶片钾含量,幼苗全氮、磷、钾积累量,叶片、叶柄含水量,叶片相对含水量以及叶片面积随之逐步升高,3.00与6.00 mmol/L K⁺处理无明显差异;叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量,SOD、GPX活性,根系、叶柄和叶片全N含量随之逐步下降,3.00与6.00 mmol/L K⁺处理无明显差异;叶片CAT活性,根系、叶柄和叶片P含量保持不变或变化无规律。在本研究条件下,3.00 mmol/L K⁺是甜菜幼苗生长最佳营养浓度。     

不同钙浓度对烤烟生长及镁吸收的影响

为研究钙浓度对烤烟生长及镁吸收的影响,以烤烟K326为试验材料,采用营养液培养方式,测定不同Ca²⁺浓度下,烤烟各生育时期的农艺性状、生物量、团棵期及现蕾期烟叶钙和镁含量及钙镁比,并对Ca²⁺浓度与烟叶钙镁含量和农艺性状进行相关性分析。结果表明：上、下部叶片镁含量与培养液Ca²⁺浓度呈显著负相关;中部叶片镁含量与烟叶钙含量呈显著负相关。Ca²⁺浓度为12.25mmol/L时烤烟的长势最佳,为11.22mmol/L时最有利于烤烟叶片生物量的积累。烤烟生长的最佳根际Ca²⁺浓度为11.22~12.25mmol/L。     

烟草烟碱含量的调控措施研究

以贵烟4号、k326为材料,采用完全随机区组试验,研究了激素、茎秆韧皮部环剥对烟叶烟碱含量的影响.结果是:IAA、NAA、GA3、2,4-D等4种激素处理使上部烟叶烟碱含量分别降低28.7%、13.6%、20.4%、15.6%,6-BA处理使上部烟叶烟碱含量增加4.8%;环剥茎杆基部、中下部、中上部韧皮部等3个处理对使上部烟叶烟碱含量分别降低23.4%、22.7%、25.9%;全部处理降低烟叶烟碱含量的效果在K326、贵烟4号两个品种上表现一致;效果最好的是30mg/L IAA混羊毛脂用塑料膜包裹打顶伤口和叶面喷施30mg/L IAA处理.结果说明使用激素和环剥茎秆韧皮部对烟叶烟碱含量有影响,不同品种对试验处理的反应一致,生产上可以采用30mg/L IAA混羊毛脂用塑料膜包裹打顶伤口或叶面喷施30mg/L IAA以降低上部烟叶烟碱含量.     

水杨酸通过提高抗氧化酶活性及基因表达缓解番茄低钾胁迫

探讨水杨酸(SA)对低钾胁迫下番茄幼苗生理指标及基因表达的影响,为研究SA和低钾胁迫之间的关系奠定重要的理论基础。研究喷施不同浓度(0.10,0.25,0.50,1.00 mmol/L)的SA对低钾胁迫下番茄幼苗氧化酶活性及基因表达的影响。结果表明,在低钾处理下喷施0.25 mmol/L的SA,番茄幼苗中Chl、Pro的含量、CAT、APX、POD、SOD的活性与对照组相比明显增加,MDA含量则明显降低。同时采用荧光定量PCR对幼苗叶片中的APX、CAT、POD与SOD基因表达模式进行分析,发现这4个基因的表达量在处理48,96 h后明显增加。推测在低钾胁迫下喷施0.25mmol/L SA能促进APX、CAT、POD与SOD基因的表达,进而降低活性氧ROS的积累,增强番茄幼苗对低钾胁迫的抗性。     

转EdHP1(氢离子焦磷酸化酶)基因烟草促进钾离子吸收的生理机制

钾是植物生长必须的重要矿质元素,提高作物对钾的吸收是提高作物产量的重要途径。本研究以前期遗传转化披碱草EdHP1(H+-pyrophosphatase)基因的烟草为材料,在低钾处理条件下比较了转基因烟草和野生型烟草的生理特性。结果显示,在低钾条件下,野生型烟草体内K+积累量只相当于转基因烟草的62.9%。野生型烟草的总根长、总根表面积、总根体积明显低于转基因烟草(P0.05),分别为转基因烟草的72.9%、68.1%和60.6%。在不同直径根系(0.5～2.0、2.5～4.5、4.5mm分别为细根、中等根和粗根)中,细根发育差异最大,野生型烟草为转基因烟草的72.9%。低钾条件下,转基因烟草根系活力是野生型烟草的1.2倍,野生型烟草根系焦磷酸化酶活力相当于转基因烟草的46.4%,根部游离IAA含量相当于转基因烟草的66.2%。通过非损伤方法测定根部K+和H+流速结果显示,在根系表面积相似情况下,低钾条件下野生型烟草外排钾速率显著高于转基因烟草,而氢离子外排速率显著低于转基因烟草。综上所述,发达的根系和较高的K+转运体活性综合作用显著提高了转基因烟草根部对K+的吸收。     

硫对烤烟钾营养吸收与积累的影响

通过液培试验研究了不同硫浓度(0.01～32 mmol/L)对烤烟根、茎、叶及全株钾吸收及积累量的影响,并通过Logistic方程对不同硫浓度下烤烟对钾素吸收、积累及分配规律进行了动态的曲线拟合。结果表明,在一定范围内(0.01～2 mmol/L)增加硫浓度有助于烤烟根、茎、叶及全株钾含量提高,促进烤烟对钾素的吸收与积累,进一步增加硫浓度(4～8 mmol/L)对烤烟根、茎、叶及全株钾含量影响不大,但其干物质积累的降低导致其钾的最大吸收速率和最大积累量明显降低。过高的硫浓度(16～32 mmol/L)使烤烟根、茎、叶及全株钾含量、最大积累量及最大吸收速率都显著低于其他4个处理,这是其干物质积累和含钾量降低共同导致的结果。在一定范围内提高硫浓度(0.01～4mmol/L)有利于烤烟钾向叶片的分配,但随硫浓度(8～32 mmol/L)的进一步提高,其分配比例又逐渐降低。硫浓度在2 mmol/L有利于烤烟对钾素的吸收与积累,过高的硫浓度会使烤烟对钾素的吸收速率和积累量降低。     

不同钾离子浓度处理影响烟草DNA甲基化变化的MSAP分析

烟叶钾含量是评定烤烟品质的重要指标之一,它与烟叶的燃烧性、降低危害物质、增强烟叶的香吃味等密切相关。本试验以钾元素富集能力较强的烟草为材料,采用不同的钾离子浓度处理烟苗,研究不同钾离子浓度对DNA甲基化变化的影响,试验结果表明,0、15 mmol/L、30 mmol/L、45 mmol/L和60 mmol/L硝酸钾浓度处理烟苗的总甲基化比例为33.26%、32.82%、29.20%、28.94%和27.43%,全甲基化比率为22.45%、22.17%、19.47%、19.43%和17.71%。随着钾离子处理浓度的增高,甲基化条带比率、全甲基化条带百分比均逐渐降低,DNA甲基化的变化可能是烤烟幼苗调控基因表达响应钾胁迫的方式之一。